Biologická produktivita ekosystému
Každý rok človek čoraz viacvyčerpáva zdroje planéty. Nie je prekvapujúce, že v posledných rokoch je veľmi dôležitý odhad toho, koľko zdrojov môže daná biocenóza poskytnúť. Produktivita ekosystému má dnes rozhodujúci význam pri výbere spôsobu riadenia, pretože ekonomická platnosť diela závisí priamo od množstva výrobkov, ktoré je možné získať.
Tu sú hlavné otázky, ktorým dnes vedci čelia:
- Koľko solárnej energie je k dispozícii a koľko je asimilovaných rastlinami, ako sa meria?
- Ktoré typy ekosystémov majú najvyššiu produktivitu a produkujú najdôležitejšie produkty?
- Aké faktory obmedzujú počet primárnych produktov lokálne a globálne?
- Aká je efektívnosť, ktorou sa energia mení na rastliny?
- Aké sú rozdiely medzi efektívnosťou asimilácie, čistou výrobou a environmentálnymi vlastnosťami?
- Ako sa ekosystémy líšia v množstve biomasy alebo v objeme autotrofných organizmov?
- Koľko energie je pre ľudí k dispozícii a koľko ich používame?
Pokúsime sa ich aspoň čiastočne odpovedaťrámca tohto článku. Najprv sa budeme zaoberať základnými konceptmi. Takže produktivita ekosystému je proces akumulácie organickej hmoty v určitom objeme. Ktoré organizmy sú za túto prácu zodpovedné?
Autotrofy a heterotrofy
Mali by sme spomenúť aj spôsob známy akochemosynthesis. Niektoré autotrofy, hlavne špecializované baktérie, môžu premeniť anorganické živiny na organické zlúčeniny bez prístupu k slnečnému žiareniu. Existuje niekoľko skupín chemosyntetických baktérií v morských a sladkých vodách, a to najmä v prostredí s vysokým obsahom sírovodíka alebo síry. Rovnako ako rastliny nesúce chlorofyl a iné organizmy schopné fotochemickej syntézy, chemosyntetické organizmy sú autotrofy. Produktivita ekosystému je však pravdepodobnejšia ako vegetačná aktivita, pretože je zodpovedná za akumuláciu viac ako 90% organickej hmoty. Chemosyntéza má v tejto veci nesmierne malú úlohu.
Medzitým môžu prijať mnohé organizmypotrebná energia, len kŕmenie inými organizmami. Oni sa nazývajú heterotrofy. V zásade sú to isté rastliny (tiež "jedia" hotové organické látky), zvieratá, mikróby, huby a mikroorganizmy. Heterotrofy sa tiež nazývajú "spotrebitelia".
Úloha rastlín
Ktoré biocenózy sú najproduktívnejšie?
Netypické, ale umelo vyrobené biocenózysú ďaleko od toho, aby boli najproduktívnejšie. Džungľa, močiare a salava veľkých tropických riek sú v tomto ohľade ďaleko pred nimi. Navyše tieto biocenózy neutralizujú obrovské množstvo toxických látok, ktoré opäť spadajú do prírody ako výsledok ľudskej aktivity a produkujú viac ako 70% kyslíka obsiahnutého v atmosfére našej planéty. Mimochodom, mnohé učebnice stále uvádzajú, že najproduktívnejšie "plemeno" sú oceány na Zemi. Zaujímavé je, že toto tvrdenie je veľmi vzdialené od pravdy.
"Oceánsky paradox"
Vieš, s tým, čo biologicképroduktivita ekosystémov morí a oceánov? S polopúšťami! Veľké objemy biomasy sa vysvetľujú skutočnosťou, že to sú vodné priestory, ktoré zaberajú väčšinu povrchu planéty. Opakovane predpokladané využívanie morí ako hlavného zdroja živín pre celé ľudstvo v nadchádzajúcich rokoch je takmer neprípustné, pretože ekonomické ospravedlnenie je extrémne nízke. Nízka produktivita ekosystémov tohto typu však nijakým spôsobom neznižuje význam oceánov pre život všetkých živých bytostí, takže je treba ich čo najšetrnejšie chrániť.
Moderní ekológovia hovoria, že príležitostipoľnohospodárske pozemky sú ďaleko od vyčerpania a v budúcnosti budeme schopní získať od nich bohatšie úrody. Osobitné nádeje sú kladené na ryžové polia, ktoré môžu vďaka svojim unikátnym vlastnostiam priniesť obrovské množstvo cenných organických látok.
Základné informácie o produktivite biologických systémov
Existuje "horná hranica" primárnej produkcie?
Stručne povedané, áno. Stručne zvážime, ako je proces fotosyntézy v zásade účinný. Pripomeňme si, že intenzita slnečného žiarenia dosahujúceho povrch zeme veľmi závisí od polohy: maximálna energetická účinnosť je charakteristická pre rovníkové zóny. Pri približovaní sa k póloch klesá exponenciálne. Približne polovica solárnej energie je odrazená ľadom, snehom, oceánmi alebo púšťami, absorbovaná plynom v atmosfére. Napríklad ozónová vrstva atmosféry absorbuje takmer všetko ultrafialové žiarenie! Pri fotosyntetickej reakcii sa používa len polovica svetla, ktoré padá na listy rastlín. Takže biologická produktivita ekosystémov je výsledkom transformácie nevýznamnej časti energie slnka!
Čo je sekundárna produkcia?
Preto sa nazývajú sekundárne produktyrastu spotrebiteľov (tj spotrebiteľov) po určitú dobu. Samozrejme, produktivita ekosystému závisí od nich v oveľa menšej miere, ale táto biomasa zohráva najdôležitejšiu úlohu v ľudskom živote. Treba mať na pamäti, že sekundárne organické látky sa oddelene počítajú na každej trofickej úrovni. Typy produktivity ekosystému sú teda rozdelené na dva typy: primárne a sekundárne.
Pomer primárnych a sekundárnych produktov
O rýchlosti a objeme tvorby organických látok
Vo všeobecnosti rýchlosť vzdelávaniaorganické látky primárneho pôvodu úplne závisia od stavu fotosyntetického aparátu rastlín (PHA). Maximálna hodnota účinnosti fotosyntézy, ktorá sa dosiahla v laboratóriu, predstavuje 12% hodnoty fágu. Za prírodných podmienok sa hodnota 5% považuje za extrémne vysokú a prakticky sa nevyskytuje. Predpokladá sa, že na Zemi absorpcia slnečného svetla nepresahuje 0,1%.
Distribúcia primárnych produktov
Treba poznamenať, že produktivita prírodnýchekosystémy - vec extrémne nerovnomerná po celej planéte. Celková hmotnosť každej organickej hmoty, ktorá sa každoročne tvorí na povrchu Zeme, je približne 150 až 200 miliárd ton. Pamätajte, že sme hovorili o produktivite oceánov vyššie? Takže 2/3 tejto látky sa tvorí na zemi! Len si to predstavte: obrie, obrovské množstvo hydrosféry forme trikrát menej ako organické malom pozemku, veľká časť z nich je púšť!
Viac ako 90% nahromadenej organickej hmoty v jednej alebo inejdruh prechádza do potravy pre heterotrofné organizmy. Len nevýznamná časť solárnej energie je uložená vo forme pôdneho humusu (rovnako ako ropy a uhlia, ktorých tvorba je aj dnes). Na území našej krajiny sa nárast primárnej biologickej produkcie pohybuje od 20 c / ha (v blízkosti Severného ľadového oceánu) na viac ako 200 c / ha na Kaukaze. V púštnych oblastiach táto hodnota nepresahuje 20 q / ha.
Čo poskytuje jedlo pre ľudí?
Približne 1,4 miliardy hektárov je obsadenýchpovrch našich planétových plantáží kultivovaných ľudskými rastlinami, ktoré nám dodávajú potravu. To je asi 10% všetkých ekosystémov planéty. Paradoxne, len polovica produkcie ide priamo na ľudskú stravu. Všetok zvyšok sa používa ako krmivo pre domáce zvieratá a vyhovuje potrebám priemyselnej výroby (nesúvisiacich s výrobou potravín). Vedci sa už dlho znepokojujú: produktivita a biomasa ekosystémov našej planéty nemôže poskytnúť viac ako 50% potrieb ľudstva v bielkovine. Jednoducho povedané, polovica svetovej populácie žije v podmienkach chronického hladovania proteínov.
Biocenózne držitelia záznamov
Ako sme už povedali, najväčšia produktivitacharakterizované rovníkovými lesmi. Len si myslím: na jeden hektár ekologického spoločenstva môže pokrývať viac ako 500 ton sušiny! A to nie je limit. V Brazílii napríklad jeden hektár lesa vytvára medzi 1200 a 1500 ton (!) Organických látok za rok! Len si myslím: za meter štvorcový až dvoch metrických centov organického! V tundre na rovnakej oblasti je vytvorený nie viac ako 12 m, a medián pás lesov - do 400 m Táto aktívne používať veľkochovu hospodárskych zvierat v tých častiach:. Produktivita umelé ekosystému v poli cukrovej trstiny, ktoré sa môžu akumulovať až do 80 ton sušiny hektár, nikde inde takéto zbery nemôžu byť poskytnuté fyzicky. Avšak, mierne líši od svojich zátok Orinoco, Mississippi, rovnako ako niektorí oblasť Čad. Tu, za rok ekosystému "dať" až 300 ton materiálu na hektár!
výsledok
